ES2931340T3 - Mejoras relacionadas con el aparato de radar monopulso - Google Patents

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Abstract

Se describe un aparato de radar monopulso. El aparato comprende un procesador digital y una antena que tiene una pluralidad de canales de recepción a través de los cuales las señales recibidas por la antena pasan al procesador. Cada canal de recepción incluye un convertidor de analógico a digital, y el procesador está dispuesto para calcular señales de suma y diferencia de las señales recibidas a través de cada canal de recepción. El procesador también está dispuesto de manera que, en el caso de que se detecte un mal funcionamiento en uno de la pluralidad de canales de recepción, el procesador calcula las señales de suma y diferencia compensadas utilizando las señales de los restantes canales de recepción en funcionamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Mejoras relacionadas con el aparato de radar monopulso
Campo de la invención
Esta invención se refiere a mejoras a aparatos de radar monopulso. Se anticipa que la invención encontrará aplicación particular en el campo de los aparatos de radar monopulso aerotransportados.
Antecedentes
Se conocen sistemas de radar monopulso, por ejemplo de la Patente de los Estados Unidos Número 3,560974 a Lecourtier y otros. En dichos sistemas, se emiten múltiples haces superpuestos desde una antena de una manera tal que los reflejos del objetivo que surgen de un solo pulso permiten deducir la dirección hacia el objetivo. Típicamente, dichos sistemas comprenden un conjunto de elementos de alimentación dispuestos alrededor de un eje de ganancia máxima de la antena, de manera que las señales de diferencia entre los elementos se pueden obtener en dos planos de coordenadas, más normalmente los planos de acimut y elevación. Estas señales de diferencia, junto con una señal de suma obtenida sumando las señales de cada elemento, permiten que se calcule de una manera conocida el ángulo del objetivo fuera del eje de ganancia máxima, y su alcance. Las ventajas de los sistemas monopulso sobre los sistemas de antena única incluyen la provisión de una estimación más precisa de la posición de acimut y elevación, y la capacidad de detectar señales de interferencia. Estas ventajas hacen el arreglo de radar monopulso altamente deseable para aplicaciones en radar de seguimiento.
Los sistemas de radar monopulso conocidos comprenden típicamente cuatro elementos de alimentación dispuestos en un arreglo simétrico cuadrado alrededor del eje de ganancia máxima de la antena. Cada elemento de alimentación se conecta a un puerto de entrada de una red comparadora. La red comparadora es una colección de cables coaxiales, línea de cinta o guía de ondas junto con divisores y combinadores apropiados, dispuestos de manera que sus puertos de salida proporcionan las señales de suma, diferencias de acimut y elevación, y diferencia diagonal. La señal de diferencia diagonal facilita la detección de señales de interferencia. El comparador es por lo tanto un dispositivo de hardware diseñado para manipular las señales físicas recibidas por los elementos de alimentación para proporcionar las señales de suma y diferencia requeridas para el procesamiento posterior para seguir objetos usando el radar.
La Solicitud de Patente Internacional, Publicación Núm. WO2014/057234 describe la provisión de un medio digital para obtener canales de suma y diferencia para mediciones de ángulo de llegada monopulso, eliminando de esta manera la necesidad de comparadores de microondas grandes y pesados y permitiendo que los sistemas de radar resultantes sean más pequeños, más ligeros, y más baratos de fabricar.
El documento US 2012/169540 A1 describe un método para compensar el fallo de un elemento en un ensamble de conjunto de antenas en fase.
El documento US 6546238 B1 describe un sistema de enrutamiento de señales dinámico para un conjunto de antenas.
Resumen de la invención
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un aparato de radar monopulso de acuerdo con la reivindicación 1.
Los comparadores de hardware tradicionales sufren de la desventaja de que, en el caso de que un canal de recepción funcione mal, el aparato de radar no puede proporcionar ninguna información útil, porque no hay forma en que se puedan reconstruir las señales individuales de los canales de recepción restantes, en funcionamiento en las salidas del comparador, que representan combinaciones de las señales de los canales de recepción individuales. En la ausencia de información sobre las señales reales recibidas en cada elemento de alimentación, o incluso de cual canal de recepción ha funcionado mal, no es posible estimar las señales de suma y diferencia correctas necesarias para su uso en los algoritmos de seguimiento. Las modalidades de la presente invención son capaces de compensar un mal funcionamiento, sin la adición de componentes adicionales para registrar de forma independiente las señales de los canales de recepción individuales.
El procesador se dispone para monitorear las señales recibidas sobre un número predeterminado de pulsos transmitidos por un transmisor asociado con el aparato de radar monopulso, y en donde el procesador se configura de manera que se detecta un mal funcionamiento cuando una de las señales recibidas cambia en una cantidad mayor que un nivel de umbral predeterminado dentro del número predeterminado de pulsos. Esto permite al aparato cambiar automáticamente los modos de cálculo de las señales de suma y diferencia inmediatamente a la detección de un mal funcionamiento, para que el funcionamiento del aparato pueda ser casi continuo durante la presencia del mal funcionamiento. El nivel de umbral predeterminado se puede seleccionar dependiendo de la aplicación para la que se destina el aparato. En una modalidad el nivel de umbral predeterminado es 1 dB, pero el nivel de umbral predeterminado se puede seleccionar para estar en el rango entre 0,5 dB y 5 dB. El número de pulsos predeterminado también se puede seleccionar dependiendo de la aplicación a la que se destina el aparato. En una modalidad, el número de pulsos predeterminado es 3, pero el número de pulsos predeterminado se puede seleccionar para estar en el rango entre 2 y 15.
En una modalidad descrita con mayor detalle a continuación cada uno de la pluralidad de canales de recepción comprende un elemento de alimentación de antena, los elementos de alimentación se disponen simétricamente alrededor del eje de ganancia máxima de la antena. La presente invención proporciona cuatro canales de recepción. En un ejemplo particular, los cuatro elementos de alimentación asociados con los canales de recepción se pueden disponer en una configuración cuadrada, con el eje de ganancia máxima de la antena pasando a través del centro del cuadrado.
El procesador se configura de manera que, en el caso de que se detecte un mal funcionamiento en uno de la pluralidad de canales de recepción, la señal de suma se calcula usando las señales de los dos elementos de alimentación asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes al elemento de alimentación defectuoso. Sorprendentemente, se ha encontrado que usar la señal de solo dos de los canales de recepción restantes proporciona una mejor representación de la señal de suma que una suma de la señal de más de los elementos de antena restantes. La señal de suma se puede calcular como una suma escalada de las señales recibidas en los dos elementos de alimentación en funcionamiento asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes al elemento de alimentación defectuoso. La señal de suma escalada se puede calcular para que sea más consistente con la señal de suma obtenida antes de un mal funcionamiento.
Los medios de procesamiento por ordenador pueden configurarse de manera que, en el caso de que se detecte un mal funcionamiento en uno de la pluralidad de canales de recepción, las señales de diferencia se calculan usando las señales de los dos elementos de alimentación asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes entre sí en la dirección de la diferencia que se toma. Se ha encontrado que estos cálculos proporcionan una mejor representación de las señales de diferencia que otros métodos posibles de combinar las señales de los elementos de antena restantes, en funcionamiento. Las señales de diferencia se pueden calcular como diferencias escaladas de las señales recibidas en los dos elementos de alimentación asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes entre sí en la dirección de la diferencia que se toma. Al igual que con la señal de suma, las señales de diferencia escaladas se pueden calcular para que sean más consistentes con las señales de diferencia obtenidas antes de un mal funcionamiento.
La invención se extiende a un misil que tiene un radar de seguimiento, el radar de seguimiento que comprende un aparato de radar monopulso como se describió anteriormente. Se espera que la robustez mejorada conseguida por los radares monopulso que usan la presente invención encuentre una aplicación particular en los dispositivos de búsqueda usados en misiles.
Breve descripción de los dibujos
Sigue, a modo de ejemplo únicamente, una descripción detallada de modalidades específicas de la invención con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la Figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato de radar monopulso de acuerdo con una primera modalidad de la invención;
la Figura 2 es un gráfico que ilustra las señales de suma y diferencia simuladas para el caso del aparato de radar monopulso de la Figura 1 cuando funciona completamente;
las Figuras 3 y 4 son gráficos que ilustran una comparación simulada entre señales de suma escalada calculadas de acuerdo con una modalidad de la invención; y
las Figuras 5 y 6 son gráficos que ilustran una comparación simulada entre señales de diferencia escalada calculadas de acuerdo con una modalidad de la invención.
Descripción detallada
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato de radar monopulso 100 de acuerdo con una primera modalidad de la invención. El aparato 100 comprende un grupo de elementos de alimentación 110, que tiene cuatro elementos de alimentación A, B, C, y D dispuestos en el plano focal de un reflector parabólico 120. Los elementos de alimentación actúan tanto para transmitir una señal de radiofrecuencia, que puede tener una potencia del orden de varios megavatios, y para recibir señales reflejadas desde objetivos potenciales. Un solo transmisor 130 genera la forma de onda para la transmisión. La forma de onda se divide en señales separadas para su transmisión desde cada uno de los elementos de alimentación A, B, C, D. La división se realiza de manera que, en la medida de lo posible, cada uno de los elementos transmite la misma forma de onda. Cada una de las señales para la transmisión se pasa, a través de la guía de ondas, a un circulador 140, y luego, nuevamente a través de la guía de ondas, a su respectivo elemento de alimentación para la transmisión en curso fuera del sistema y hacia un objetivo de observación.
Las señales devueltas, que comprenden reflejos de las señales transmitidas desde el objetivo u otros objetos, se enfocan en el grupo de elementos de alimentación 110 por el reflector 120. Cada elemento de alimentación emite una señal a través de la guía de ondas al circulador asociado 140 de los elementos de alimentación. El circulador se dispone de manera que, mientras las señales del transmisor se pasan a los elementos de alimentación, las señales recibidas, que ingresan a una entrada diferente del circulador, se pasan a un respectivo receptor de elemento de alimentación 150. Cada receptor de elemento de alimentación 150 incluye un convertidor analógico a digital, de manera que se proporciona una salida digital al procesador 160. El procesador 160 mide la magnitud y la fase de la señal recibida, y combina cada una de las cuatro señales recibidas como se describe a continuación. En la presente modalidad se usa un ordenador de propósito general; aunque se apreciará que, en otras modalidades, puede ser preferible implementar un procesador digital específicamente con el fin de manipular las señales recibidas en forma digital. Por lo tanto se verá que el aparato 100 comprende cuatro canales de recepción, cada uno que tiene un elemento de alimentación (A, B, C, o D) para la recepción de señales de RF, y un convertidor analógico a digital 150 que se comunica con el elemento de alimentación a través de cable coaxial. La salida de cada canal de recepción se pasa directamente al procesador 160.
El procesador 160 se programa para realizar la función de un comparador de hardware, para producir una señal de suma (I), señales de diferencia de acimut y elevación (AAZ y AEL respectivamente) y una diferencia de diagonal Q. En realidad, los comparadores de hardware sufren de pérdidas, que se eliminan a través de la conexión directa de los elementos de alimentación a un receptor. El ordenador se programa para calcular estas señales de acuerdo con las relaciones siguientes:
Figure imgf000004_0001
a a z = (a c ) - ( b d ) (2)
2
EL- (a + B)-(C D) (3)
q _(a + d)-(b +c)
(4)
donde se incluye la división por 2 para asegurar que las señales calculadas respeten la conservación de la energía. Las cantidades I, AAZ, AEL, y Q se pueden usar luego en el análisis de señales adicionales, por ejemplo para proporcionar la funcionalidad de seguimiento para el aparato de radar monopulso. La Figura 2 ilustra patrones simulados de ejemplo, en corte de acimut, para I AZ y AAZ. El patrón de suma se muestra en línea completa, referencia 201 y el patrón de diferencia se muestra en línea discontinua, referencia 202.
A diferencia de los radares monopulso que usan comparadores de hardware tradicionales, en el caso de que uno de los canales de recepción en el aparato 100 sufra de un mal funcionamiento, las aproximaciones a las señales de suma y diferencia aún se pueden calcular y usar en análisis de señal adicionales. El mal funcionamiento puede ser una falla parcial o completa del canal de recepción. Un mal funcionamiento puede causarse, por ejemplo, por un bloqueo en el elemento de alimentación, por daños al elemento de alimentación, o por daños a otra parte del canal de recepción, tal como el cable coaxial de conexión.
Se puede detectar un mal funcionamiento monitoreando las señales de los canales de recepción, ya sea individualmente o en combinación. Por ejemplo, una caída repentina en la señal recibida de un elemento de alimentación puede indicar un mal funcionamiento en ese elemento de alimentación. Similarmente, los cambios repentinos en el equilibrio entre los diferentes canales también pueden indicar mal funcionamiento en uno de los elementos de alimentación. Dichos cambios repentinos pueden ser detectados fácilmente por el procesador 160, por ejemplo estableciendo el nivel de cambio de umbral de manera que, si la señal de un elemento de alimentación cambia en más de un nivel de umbral dentro de un número predeterminado de pulsos de transmisión consecutivos, o si una de las señales de diferencia cambian en más de un nivel de umbral dentro de un número predeterminado de pulsos de transmisión consecutivos, el procesamiento adicional de la señal se logra usando la suma escalada y las señales de diferencia que se describen a continuación, en lugar del procesamiento basado en las señales de los cuatro elementos de alimentación en el grupo de elementos de alimentación.
Se pueden realizar simulaciones para identificar la dependencia de las señales de diferencia en una pérdida relativa en la señal de uno de los elementos para ayudar a determinar el nivel de umbral para una aplicación particular. El número predeterminado de pulsos de transmisión consecutivos se puede determinar a la luz de la aplicación particular a la que se destina el aparato. Donde se desee minimizar el número de falsas detecciones de mal funcionamiento, se seleccionará un mayor número de pulsos; mientras que, donde es más importante asegurar el funcionamiento continuo del aparato, se puede seleccionar un número menor de pulsos. Por ejemplo, el número predeterminado puede estar entre 2 y 15 pulsos consecutivos. En la presente modalidad, el nivel de umbral se selecciona para ser un aumento en la señal de diferencia RMS superior a 1 dB, y el número predeterminado de pulsos se selecciona para ser 3 pulsos de transmisión consecutivos.
Ahora se proporciona un ejemplo de cómo se pueden calcular las señales de suma y diferencia I, AAZ, y AEL en el caso del fallo de uno de los canales de recepción. Mientras que un sistema en funcionamiento también proporcionaría la señal de diferencia Q, el aparato puede funcionar satisfactoriamente sin necesitar la diferencia Q, que es innecesaria para la mayoría de las aplicaciones de radares monopulso.
A los efectos del ejemplo se supondrá de nuevo que el elemento de alimentación A ha funcionado mal de alguna manera. Por lo tanto la señal del elemento de alimentación A no se puede usar en cálculos posteriores de las señales de suma y diferencia. Una vez que el monitoreo revela el mal funcionamiento en el elemento de alimentación A, el procesador cambia automáticamente para calcular las señales de suma y diferencia mediante el uso de versiones escaladas de los cálculos en las ecuaciones (1) a (4) anteriores, que no usan la señal del elemento de alimentación A. La señal de suma escalada I s se calcula como:
Figure imgf000005_0001
Se ha encontrado a través del trabajo de simulación, confirmado con experimentación, que el escalado de las señales de los elementos de alimentación B y C, e ignorando la información disponible de la señal recibida en el elemento de alimentación D, da como resultado un patrón de suma mejor que el que se obtendría incluyendo la información del elemento de alimentación D. Se piensa que usar los elementos de alimentación en una diagonal funcional del grupo de elementos de alimentación es menos probable que produzca un patrón de suma que se afecte por el potencial desequilibrio entre los diferentes elementos de alimentación. Esto se ilustra en las Figuras 3 y 4, que muestran la diferencia entre el patrón de señal I según lo calculado a partir de cada uno de los elementos A, B, C, D (según la ecuación (1) anterior, y como se ilustra en la Figura 2) con diferentes posibles permutaciones de suma de los elementos de alimentación. Estas permutaciones son: BCD, CD, BD, y BC. La Figura 3 ilustra estas permutaciones para el corte de acimut a través del patrón I, mientras que la Figura 4 ilustra estas permutaciones para el corte de elevación a través del patrón I. En la Figura 3, la permutación BCD se representa mediante la línea 301; la permutación CD mediante la línea 302; la permutación BD mediante la línea 303; y la permutación BC mediante la línea 304. Los números de referencia similares, pero incrementados en 100, pero incrementados en 100, se usan para referirse a las mismas permutaciones en la Figura 4.
En ambos cortes, se puede observar que la señal escalada definida por la ecuación (5) es claramente la mejor aproximación a la señal real obtenida mediante la ecuación (1) para el caso sin elemento de alimentación defectuoso. Esto es evidente a partir de los gráficos en que las líneas que tienen un estilo de trazo pequeño - líneas 304 y 404 en las Figuras 3 y 4 respectivamente - muestran solo una diferencia comparativamente pequeña de 0 dB a lo largo de los rangos de posición angular. De hecho, la diferencia de valor cuadrático media entre I s como se define por (5) y I como se define por (1) es de 0,11 dB para los cortes de acimut y elevación ilustrados en la Figura 3 y 4. Esta diferencia es equivalente a una caída en la ganancia del elemento de alimentación de menos de 0,5 dB, pero sin caída en la ganancia máxima.
Las señales de diferencia escalada, en el caso de mal funcionamiento del elemento A , se calculan de acuerdo con las siguientes relaciones:
AAZs=D-C (6)
AELs - B - D (7 )
Como es el caso con las señales de suma escalada, las cantidades AAZs y AELs también se pueden calcular usando una variedad de permutaciones de combinaciones de las señales individuales de los elementos de alimentación restantes, en funcionamiento. Estos posibles patrones de diferencias, incluyendo los producidos por las relaciones (6) y (7), han sido simulados. Estas permutaciones son, para AAZs:
Figure imgf000005_0002
AAZs=B-C (9)
MZs -D -C (10)
Se pueden usar relaciones anaiogas para ei calculo ae A t ls. i_a aiíerencia entre ei patrón ootemao con toaos ios elementos en funcionamiento, y los obtenidos mediante el uso de las relaciones anteriores para AAZs, se ilustra en la Figura 5. En la Figura 5, la línea 501 representa la permutación BCD; la línea 502 representa la permutación CD; y la línea 503 representa la permutación BC. La diferencia entre el patrón obtenido con todos los elementos en funcionamiento, y el obtenido mediante el uso de las relaciones análogas para AELs se muestra en la Figura 6. En la Figura 6, la línea 601 representa la permutación BCD; la línea 602 representa la permutación BD; y la línea 603 representa la permutación BC. Como queda claro de la Figura 5, las diferentes combinaciones de elementos de alimentación pueden entrecerrar el haz o provocar un cambio en la ganancia. La combinación representada por la relación (6) proporciona el mejor ajuste a la señal de diferencia obtenida cuando todos los cuatro elementos de alimentación funcionan normalmente. La Figura 6 muestra las simulaciones para AELs. Nuevamente, queda claro que las diferentes combinaciones pueden entrecerrar el haz o provocar un cambio en la ganancia, pero que el mejor resultado se obtiene mediante el uso de la relación (7).
Para ambas de las señales de diferencia, la diferencia RMS entre la señal de diferencia y la señal de diferencia escalada obtenida de la relación (6) o (7), según sea apropiado, es de 0,24 dB. Si bien este ajuste no es tan bueno como el de la señal de suma, queda claro que proporciona una aproximación utilizable a las señales de diferencia reales para permitir el funcionamiento continuo de la antena a pesar de la presencia de un elemento defectuoso. Actualmente se piensa que las relaciones (6) y (7) proporcionan el mejor ajuste porque ellas permiten la creación de los cortes de diferencia sin usar la sección de la bocina monopulso que se dañó. Por lo tanto, para crear una señal de diferencia de una alimentación monopulso de cuatro puertos con un elemento defectuoso, se piensa que se debe usar la señal de dos de los elementos de alimentación restantes, descartando la señal del elemento de alimentación defectuoso y el elemento de alimentación adyacente al elemento de alimentación defectuoso en términos del corte que se está tomando.
Si bien en lo anterior se ha descrito una modalidad específica de la invención, hay que tener en cuenta que son posibles variaciones y modificaciones de la modalidad sin apartarse del alcance de la presente invención que se define en las reivindicaciones adjuntas. A modo de ejemplo, aunque se ha descrito el uso de guía de ondas para pasar las señales a través del aparato, por supuesto se apreciará que sería posible usar cable coaxial o línea de cinta en ciertas modalidades, particularmente donde se usan señales de menor potencia. También se apreciará que, si bien en lo anterior se ha descrito el uso de versiones escaladas de las relaciones para los patrones de suma y diferencia en el caso de que falle un elemento de alimentación, en algunas aplicaciones se puede desear calcular un patrón sin escalar.
También se observará, por ejemplo, que si bien la terminología de diferencia de acimut y elevación se ha utilizado en lo anterior, como es apropiado para los aparatos de radar monopulso aerotransportados utilizados en lo anterior, la invención también es aplicable a los sistemas de radar basados en tierra, para lo cual los términos acimut y elevación se interpretarán apropiadamente como elevación y transversal. Además, los expertos en la técnica apreciarán que los aparatos de radar monopulso se usan a menudo, junto con medios de dirección de haz (por ejemplo, medios mecánicos de dirección de haz, u otros medios bien conocidos por los expertos en la técnica), en aplicaciones de seguimiento, y las modalidades descritas anteriormente también encontrarán por lo tanto aplicación en los radares de seguimiento. Donde se vayan a usar modalidades de la invención en aplicaciones aeroespaciales, tales como, por ejemplo, en un misil o una aeronave, actualmente se considera que debería usarse una unidad de procesamiento digital personalizada para implementar la funcionalidad del comparador, o que una unidad de procesamiento existente a bordo del misil o aeronave debe adaptarse para procesar las señales recibidas como se describió anteriormente.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    i. El aparato de radar monopulso (100) que comprende un procesador digital (160) y una antena que tiene cuatro, y solo cuatro canales de recepción (A,B,C,D) a través de los que las señales recibidas por la antena se pasan al procesador; cada canal de recepción que incluye un convertidor analógico a digital (150); y el procesador se dispone para calcular señales de suma y diferencia a partir de las señales recibidas a través de cada canal de recepción; en donde el procesador se dispone además de manera que, en el caso de que se detecte un mal funcionamiento en uno de los canales de recepción, el procesador calcula las señales de suma y diferencia compensadas mediante el uso de las señales de los canales de recepción restantes, en funcionamiento; en donde el procesador se dispone para monitorear las señales recibidas en un número predeterminado de pulsos transmitidos por un transmisor asociado con el aparato de radar monopulso, y en donde el procesador se configura de manera que se detecta un mal funcionamiento cuando una de las señales recibidas cambia en una cantidad mayor que un nivel de umbral predeterminado dentro del número predeterminado de pulsos; y en donde el procesador se configura de manera que, en el caso de que se detecte un mal funcionamiento en uno de los cuatro canales de recepción, la señal de suma se calcula usando las señales de los dos elementos de alimentación (110) asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes al elemento de alimentación defectuoso.
  2. 2. El aparato como se reivindicó en la reivindicación 1, en donde cada uno de los cuatro canales de recepción comprende un elemento de alimentación de antena, los elementos de alimentación se disponen simétricamente alrededor del eje de ganancia máxima de la antena.
  3. 3. El aparato como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde la señal de suma se calcula como una suma escalada de las señales recibidas en los dos elementos de alimentación en funcionamiento asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes al elemento de alimentación defectuoso.
  4. 4. El aparato como se reivindicó en cualquier reivindicación anterior, en donde el procesador se configura de manera que, en el caso de que se detecte un mal funcionamiento en uno de la pluralidad de canales de recepción, las señales de diferencia se calculan usando las señales de los dos elementos de alimentación asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes entre sí en la dirección de la diferencia que se toma.
  5. 5. El aparato como se reivindicó la reivindicación 4, en donde las señales de diferencia se calculan como diferencias escaladas de las señales recibidas en los dos elementos de alimentación asociados con los canales de recepción en funcionamiento y adyacentes entre sí en la dirección de la diferencia que se toma.
  6. 6. Un misil que tiene un radar de seguimiento, el radar de seguimiento que comprende un aparato de radar monopulso como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111751793B (zh) * 2020-07-02 2021-07-27 中国人民解放军海军航空大学 双平面脉冲多普勒雷达导引头通道合并与时分处理电路

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3239836A (en) * 1961-02-28 1966-03-08 Sperry Rand Corp Simplified monopulse radar receiver
US3277467A (en) 1964-12-16 1966-10-04 Texas Instruments Inc Time sharing radar-altimeter
FR1558535A (es) 1968-01-09 1969-02-28
US6483478B2 (en) * 2001-01-31 2002-11-19 Lockheed Martin Corporation Monopulse array radar with single difference beam for simultaneous azimuth and elevation angle determination
US6456238B1 (en) * 2001-05-15 2002-09-24 Raytheon Company Dynamic signal routing in electronically scanned antenna systems
US6819285B1 (en) * 2004-02-03 2004-11-16 Lockheed Martin Corporation Monopulse radar system for determining the height of a target
JP2006003097A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Fujitsu Ten Ltd レーダ装置
EP1788407B1 (en) 2005-11-22 2015-05-27 Fujitsu Ten Limited Radar apparatus
US7702295B1 (en) * 2006-12-22 2010-04-20 Nortel Networks Limited Frequency agile duplex filter
FR2940686B1 (fr) * 2008-12-30 2011-03-18 Thales Sa Procede et systeme de localisation d'une cible dans un systeme interrogation reponse (iff).
US8907845B2 (en) * 2009-09-09 2014-12-09 Bae Systems Plc Antenna failure compensation
EP2458400B1 (de) * 2010-11-27 2013-07-17 EADS Deutschland GmbH Verfahren zur Richtungspeilung mittels Monopulsbildung
US9121930B2 (en) * 2012-06-25 2015-09-01 Autoliv Asp, Inc. Two-channel monopulse radar for three-dimensional detection
AU2013328486B2 (en) 2012-10-08 2017-11-09 Mbda Uk Limited Improvements in and relating to radar receivers

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